Solunum Kontrolu Fizyolojisi Hakkında Bilgi
Solunumun düzenlenmesi: Diyafram ve interkostal kaslar motor sinirlerle uyarılmadan kasılmazlar. Spontan solunum; solunum kaslarını innerve eden nöronların ritmik boşalımı meydana gelir. Beyinden kaynaklanan ve kendiliğinden gelişen ritmik boşalımlar ile arteriyel PO2, PCO2 ve H+ düzeylerindeki değişmelerle düzenlenir.
Solunumun sinirsel denetimi, İstemli denetim(Serebral korteks) ve Otomatik denetim (Pons ve medulla oblangata) olmak üzere iki şekildedir.
İnspirasyon, inspiratuvar kaslara giden sinirlerde aksiyon potansiyeli ateşlemeleri ile başlar. Ateşlemelerin yavaşlayıp durmasıyla inspirasyon kasları gevşer. Ekspirasyon ise pasif bir olay olup, elastik akciğerlerin toparlanması ile oluşur. Zorlu ekspirasyonda ise ekspirasyon nöronlarında da ateşlemeler olur.
Solunum merkezi
Medulla oblangatada ve ponstaki solunumla ilgili alana solunum merkezi adı verilir
- Dorsal grup nöronları (Medulla)
- Ventral grup nöronları (medulla)
- Pnömotaksik merkez (pons)
- Apnöstik merkez (pons)
Medüller Merkezler
Medulla oblangata ve ponstaki nöronların ritmik boşalımı otomatik solunuma neden olur.
Ritm Merkezi
- İnspirasyon nöronları ( I nöronları )
- Ekspirasyon nöronları ( E nöronları)
Normal sakin bir solunumda E nöronları sessizdir, ventilasyon artacak olursa etkin hale geçerler.
Dorsal grup nöronları
Medullanın dorsalinde yer alır. Nöronların hemen tümü nucleus traktus solitariusta yerleşmiştir. Burada; Periferik kemoreseptörlerden, Baroreseptörlerden ve Akciğerlerdeki çeşitli reseptör tiplerinden duysal bilgi taşıyan vagus ve glossofaringeus sinirlerin duysal lifleri de sonlanır.
Esas olarak inspirasyondan sorumludur. I nöronlarından oluşur. I nöronları frenik sinir (N. Phrenicus) ile sinaps yaparak diyafram kasının kasılmasını uyarır.
Ventral grup nöronları
Rostral ve kaudal nöronlar olmak üzere 2 gruptur: Rostral VRG: İnspirasyon nöronları ve Kaudal VRG: Ekspirasyon nöronlarını kapsar. Ventral grup nöronları esas olarak ekspirasyonu gerçekleştirir .
Ritmik İnspirasyon Deşarjları
Solunum ritmi esas olarak dorsal solunum nöronlarıyla belirlenir. Bu alana gelen tüm periferik sinirler bloke edilip beyin sapı medullanın alt ve üst bölgelerinden enine kesilse bile ritmik inspirasyon dönemleri yaratan aksiyon potansiyelleri oluşmaya devam eder. Nedeni bilinmemektedir.
İnspirasyonda Rampa Sinyali
- İnsipirasyon kaslarına iletilen sinir sinyali, aksiyon potansiyelinin doğuşuyla anında bir patlama şeklinde gelişmez. Normal solunumda bu sinyal ilk önce zayıf olarak başlayıp, bir rampada gibi 2 sn kadar giderek yükselir. Sonra bunu izleyen 3 sn için aniden kesilir. Böylece diyafram gevşer, akciğer ve göğüs kafesinin geri çekilme kuvvetiyle ekspirasyon sağlanır. Bu sayede akciğer hacminin yavaş yavaş genişlemesi sağlanır. İnspirasyon rampası iki yolla kontrol edilir:
- Rampa sinyalinin yükselme hızının kontrolü ile çok hızlı solunum sırasında rampa hızlanarak akciğer’in hızlı dolması sağlanır.
- Rampanın ani kesildiği sınır noktasının kontrolü. Bu solunum hızının kontrolünde genel yöntemdir; rampa ne kadar erken biterse inspirasyon süresi de o kadar kısa olur ve henüz anlaşılamayan bir nedenle, bu aynı zamanda ekspirasyon süresini de kısaltır. Böylece solunum hızlanır.
Pnömotaksik Merkez
- İnspirasyon rampasının kapanma noktasını kontrol ederek akciğer siklüsünün dolma süresini düzenler.
- Pnömotaksik sinyaller kuvvetlenince inspirasyon kısa sürede tamamlanır (0.5 sn gibi)è Akciğer’e dolan hava miktarı azalır.
- Pnömotaksik sinyaller zayıflayınca inspirasyon uzar (0.5 sn ya da daha uzun)è Akciğer’e daha fazla hava dolar.
- İnspiryumun sınırlanmasıyla sekonder olarak solunum frekansı artar.
- Zayıf bir Pnömotaksik sinyal solunum frekansını 3-5/dk’a indirebilir.
- Güçlü bir Pnömotaksik sinyal solunum frekansını 30-40/dk’a yükseltir
Apnöstik merkez
İnspirasyonu tetikler (I nöronlarını etkiler) . Olasılıkla inspirasyon derinliğinin düzenlenmesinde,
pnömotaksik merkezle birlikte görev yapar.
Resiprok innervasyon
İnspirasyon kaslarına gelen motor nöronlar etkin haldeyken ekspirasyon kaslarına gelenler inhibe edilir. Ekspirasyon kaslarına gelen motor nöronlar etkin haldeyken inspirasyon kaslarına gelenler inhibe edilir. Bu düzenleme resiprok innervasyon olarak adlandırılır.
Solunumun otomatik düzenlenmesi
Solunumu otomatik düzenleyen jeneratörün yapıtaşları da medullada bulunur. Ancak dorsal ya da ventral grup nöronları jeneratör aktiviteden sorumlu değildir. Bu nöronların seçici hasarı solunumun genliğini azaltmakla birlikte tamamen durdurmaz. Çünkü; bu nöronların dışında Pre-Bötzinger kompleksi adı verilen nöronlar ritmik deşarj yaparak solunumun otomatik düzenlenmesini sağlar.
Vagus yoluyla akciğerlerden gelen afferent girdiler önemli, akciğerlerin aşırı genişlemesini önler (İnspirasyonu baskılar). Vagusların kesilmesi halinde solunumun derinliği artar.
Medulla oblangata ve ponsun solunumdaki rolü
A kesisi: Ponsun üzerinden yapılan kesi durumunda solunumun derinlik ve hızında değişiklik olmaz.
B kesisi (hasarı): Pnömotaksik merkez hasara uğrarsa solunum yavaşlar, derinliği artar.
C kesisi: Ponsun hemen altından yapılan kesi durumunda düzensiz ve hava yutma şeklinde solunum devam eder.
D kesisi: Medulla oblangatanın hemen altından yapılan keside solunum durur.
Hering-Breuer Refleksi
Akciğer’den refleks olarak kaynaklanan sinirsel uyaranlar, solunum kontrolüne yardım ederler.
Gerim Reseptörleri; Bronş ve bronşiyollerin kas tabakasında lokalizedir. Akciğer aşırı gerilince sinyallerini vagus içinde dorsal solunum grubu nöronlara gönderirler.
Akciğer aşırı genişleyince gerim reseptörleri inspirasyon rampasını “kapatan” ve daha ileri inspirasyon’u durduran geribildirim mekanizmasını harekete geçirir: Bu, Hering –Breuer İnflasyon (Genişleme) Refleksi’dir. Bu refleks aynı zamanda solunum hızını da artırır. İnsanda soluk hacmindeki artış 1.5L’yi geçinceye kadar bu refleks uyarılmaz. è Akciğer’in aşırı gerilmesini önleyen koruyucu bir mekanizmadır .